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문제 정의
- 단서를 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이 차이를 학습 변인 중 하나인 학습자의 특성으로 보고 다음과 같은 연구문제를 중심으로 알아보고자 한다.
- 이 연구는, 왜 같은 과학 현상을 보여주어도 유발되는 갈등의 정도가 다른 것이며, 왜 같은 정도의 갈등이 일어나도 개념변화가 되고 안 되느냐라는 의문을, 학습자 특성의 차이로 보는데서 출발한다.
- 인지갈등 자료와 개념설명 자료를 제작한다. 본 연구에 필요한 모든 검사도구를 선정함에 있어 여러 예비 조사를 거쳐 연구 대상의 학령에 적절한지 확인하였다.
제안 방법
- 일반화 또는 표준화 검사지가 존재하며, 검사결과가 정량화 가능한 것들로 최종선정한 학습자 특성은 6가지이다(지능, 인지수준, 성적, 인지양식 성격, 과학에 관련된 태도; Table 1). 검사의 종류가 많으므로 3개월 이상의 충분한 시간을 두고 조사하였다.
- 사전개념 및 인지갈등과 개념변화의 정도는 순서에 따라 측정하였다. 인지갈등 전략은 학생들의 사전 오개념에 대한 불일치 상황을 보여주어 갈등을 유발한 후, 개념 도입을 통하여 갈등을 해소하는 것이다.
- 인지갈등 전략은 학생들의 사전 오개념에 대한 불일치 상황을 보여주어 갈등을 유발한 후, 개념 도입을 통하여 갈등을 해소하는 것이다. 결과 분석을 위하여 먼저 사전개념을 검사하고, 갈등상황 후 인지갈등을 검사하며, 개념도입 후 사후개념을 검사한다. 개념변화는 '그른' 개념에서 '옳은' 개념으로의 긍정적인 변화를 말하며 사전-후 검사로 판정하였다.
- 결과 분석을 위하여 먼저 사전개념을 검사하고, 갈등상황 후 인지갈등을 검사하며, 개념도입 후 사후개념을 검사한다. 개념변화는 '그른' 개념에서 '옳은' 개념으로의 긍정적인 변화를 말하며 사전-후 검사로 판정하였다.
- 학생들의 선개념에 불일치한 현상을 직접 실험으로 보여주어 갈등상황을 만들어준 후, 개념설명을 통하여 갈등 해소 과정을 거치게 하고 사후 개념변화를 확인하였다.
- 작용-반작용 개념의 경우, '양쪽에서 같은 힘을 작용하였기 때문에, 왼쪽의 추는 고정해 주는 역할만 하므로 등의 답은 개념변화를 판단할 근거가 애매하므로 나머지 객관식 네 문항의 결과를 함께 보고 개념변화 여부를 판단하였다.
- 앞서 인자갈등 후 개념변화를 꾀하였을때, 인지갈등의 여부, 개념변화의 여부에 따른 집단별 학습자 특성을 비교하였다. 여기서는 끝으로 인지갈등 정도에 따른 개념변화율을 비교하였다.
- 여기서는 끝으로 인지갈등 정도에 따른 개념변화율을 비교하였다. 이는 선행연구들에서 드러난 인지갈등과 개념변화의 관계를 구체화하기 위한 것이다.
- 먼저, 인지갈등과 개념변화에 관한 문헌 연구를 수행하며, 학생들의 학습변인과 그들이 가지고 있는 과학 개념 과오개념에 대한 기초조사를 한 후 그에 따른 선개념에 대한 인지갈등 자료와 개념설명 자료를 제작한다. 본 연구에 필요한 모든 검사도구를 선정함에 있어 여러 예비 조사를 거쳐 연구 대상의 학령에 적절한지 확인하였다.
대상 데이터
- 연구대상 학생은 지역 및 성별을 안배하여 서울시 강남 140명, 외곽 109명, 광역시 1기명, 중소도시 157명, 군 읍 지역 200명의 중학교 1학년이며, 총 5개교 20학급 777명을 표집하였다.
- 총 777명중에서, 검사에 불성실한 학생과 기존에 옳은 개념을 가지고 있던 학생을 제외하면 개념별로 각각 475, 497, 378명이었다.
- 이 중에서 1주일후 사후검사에 참가한 465, 486, 369명을 최종분석하여, 사후검사 5문항 중 4문항 이상의 정답자를 개념변화 학생으로 간주하였다. 그 결과 오개념을 가진 학생들 중에서 현상제시를 통한 갈등상황 후에 옳은 과학개념으로 변화한 학생은 개념별로 각각 291명 (62.
이론/모형
- 인식은 불일치 상황에 대한 인식이며, 흥미는 자신의 개념과 다른 상황에 대한 호기심과 재미, 그리고 불안은 긴장과 답답함에 의한 혼란이고, 비판은 실험 결과에 대한 비판적 사고 즉 인지적 재평가를 말한다(이영직, 1998). 측정은 한국교원대학교 물리 교육연구실에서 개발한 지필검사지(김정환, 1999; Lee et al., 2003)로 하였다.
성능/효과
- 개념의 종류별로 보면, 전기문제에서는 사전 정답률이 29%에 그쳤으며, 비판을 제외한 모든 요소에서 타 개념에 비해 유의미하게 낮은 점수를 보였다. 반응치에 따른 인원 분포에서도 전기 개념만은 '인식', '흥미, , 비판' 반응에서 최고치의 갈등을 일으킨 학생수가 상대적으로 낮았다.
- 인식, 흥미와 비판 반응의 점수별 인원분포를 보면 최고치를 보인 학생수가 가장 많았다. 일상에서 쉽게 볼 수 있는 역학현상은 자신의 개념과 일치하지 않음을 좀 더 직접적으로 느낀다.
- 비판 요소를 제외한 인식, 훙미, 불안 모든 항목에서 전기 개념의 갈등이 가장 낮고 자유낙하에 대한 갈등이 가장 컸다. 자유낙하 문항은 검사 전후에 배우는 단원 내용이기 때문에 정답률은 45%로 높고, 검사당시 5개교의 770여명을 직접 관찰한 결과, 학생들의 직접적인 반응이 가장 많이 나타나는 개념이었다.
- 컸다. 자유낙하 문항은 검사 전후에 배우는 단원 내용이기 때문에 정답률은 45%로 높고, 검사당시 5개교의 770여명을 직접 관찰한 결과, 학생들의 직접적인 반응이 가장 많이 나타나는 개념이었다. 종이뭉치와 쇠구슬이 동시에 교실바닥에 떨어지는 것을 확인하는 순간, 거의 모든 학급에서 박수와 탄성이 터져 나왔으며, 서로 나와서 해 보려는 학생들, 다시 해보라는 학생들이 많았다.
- 같다. 개념별로 보면, 전기개념에 대해서는 성격(지배성 사려성과 과학에 관련된 태도에서, 두 역학 개념에서는 지능과 성격(사려성, 동조성), 과학에 관련된 태도에서 갈등 정도에 따른 집단별 차이가 나타났다. 작용-반작용은 성적에서도 집단별 차이가 있다.
- 작용-반작용은 성적에서도 집단별 차이가 있다. 모든 차이는 갈등이 큰 집단일수록 각각의 학습자 특성 점수가 높게 나타났다.
- 개념변화 학생으로 간주하였다. 그 결과 오개념을 가진 학생들 중에서 현상제시를 통한 갈등상황 후에 옳은 과학개념으로 변화한 학생은 개념별로 각각 291명 (62.6%), 346명(71.2%), 174명(47.2%)이었다.
- 심지어 지난번에 봤으니까' 라는 답들도 있었다. 사전문항과 동일한 사후문항의 정답률은 다른 개념과 차이가 없었으나, 객관식 문항까지 합산한 경우에는 정답률이 낮았다. 그 이유는 사후검사 문항 중, 진공에서 무거운 것과 가벼운 것이 동시에 떨어지는 것을 묻는 두 문항의 정답률이 상대적으로 매우 낮았기 때문이다.
- 모두 사후검사 정답자 집단 즉 개념변화 집단의 학습자 특성 점수가 사후 오답자 집단의 점수보다 높았다. 인지 양식은 장독립적 성향이며 과학에 관련된 태도 또한 비교적 긍정적으로 나타났으나, 개념의 종류에 관계없이 모두 유의미한 차이가 있는 학습자 특성은 지능과 인지수준, 성적이었다 이것은 주로 인지적 영역으로 다루어 왔던 것으로서, 앞서 인지갈등의 정도가 성격이나 과학에 관련된 태도 등 주로 정의적인 측면의 학습자 특성에서 차이를 보인 것과 극명한 대조를 보인다.
- 5). 즉 모든 개념의 경우에서, 사후검사에 정답을 한 학생들이 지연검사에서도 정답을 하여 개념변화 후 그를 지속하고 있는 사후-지연 정답자 집단의 지능과 인지수준, 성적, 인지양식이, 사후-지연 모두 오답자 집단보다 높았다. 일관된 답을 하지 못한 '사후정답-지연오답이나 '사후오답-지연정답' 집단의 학습자 특성 점수 서열은 일정하지 않았다.
- 이것은 과학에 관련된 태도 특성만으로는 오랜 기간개념변화가 지속될 것이라고 단정할 수 없음을 나타낸다. 사후검사 뿐 아니라 지연검사를 통해 개념변화와 개념 지속 정도를 검사해 본 결과, 개념변화에 영향을 미치거나 관계가 있다고 결론적으로 말할 수 있는 학습자 특성은 지능과 인지수준, 성적이다.
- 집단의 개념변화율보다 높았다. 통계적으로는, 전기 개념과 자유낙하 개념에 대해서 갈등정도가 큰 집단이 갈등 정도가 적은 집단보다 개념변화율이 유의하게 높았다.
- 개념변화에 미친 갈등의 효과가 가장 컸다. 반대로 비판 반응 외에는 불일치 상황 인식, 흥미, 불안의 반응이 가장 적게 일어나서 전반적인 갈등이 가장 적게 일어났던 전기 개념에서는 갈등의 효과가 크지 않았다. 특이하게도 갈등이 가장 적게 일어난 '저' 집단의 학생들도 갈등이 큰 '고' 집단의 학생들보다는 못하지만 '중' 집단의 학생들보다 정답률이 높았기 때문이다.
- 따라서 갈등이 잘 일어나는 상황과 개념의 경우에 인지갈등과 개념변화의 관계가 뚜렷함을 알 수 있다. 결론적으로 인지갈등은 개념변화에 긍정적인 영향을 미치며, 갈등이 잘, 많이 일어났던 개념에서 그 효과는 크게 일어난다고 말할 수 있다.
- 일으켰으며, 역시 개념변화도 일으켰다. 본 연구의 결과, 인지갈등이 많이 일어날수록 개념변화가 잘 되었을 뿐 아니라 과학개념으로 바뀐 상태를 계속 유지하는 비율 또한 높았다. 특히 갈등이 잘, 많이 일어나는 개념일수록 그 효과는 더욱 컸다.
- 결론적으로 인지갈등은 분명히 개념변화에 긍정적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 중요한 전제 조건이 될 수 있다. 갈등이 적게 일어나면 개념변화가 덜 되었고 갈등이 많이 일어나면 개념변화가 잘 되었다.
- 학습자 특성 때문으로 보인다. 성격특성 중에서 사려성이 깊으며 동조적인 성격의 학생들, 과학에 관련된 태도가 높은 학생들이 갈등을 많이 일으키는 것으로 보아, 일단 과학에 관심을 가지고 주어진 실험 상황에 대해 깊이 그리고 함께 생각하는 학생들이 인지갈등을 잘 일으킨다는 것을 알 수 있다. 따라서 과학에 관련된 태도 즉 과학과 과학 교과에 대한 관심을 높이고 과학적 태도를 기르는 방안으로, 많은 과학적 경험을 할 수 있는 환경 여건을 만들어 줄 필요가 있다.
- 결론적으로 과학 개념학습에서 인지갈등 유발을 통한 방법은 매우 유용하고 효과적인 전략이 될 수 있다. 그러나 다양한 학습자 특성을 지닌 학생들을 위한 학교 과학 수업에서 개념변화 효과를 극대화하려면, 학생들의 개념과 수준을 잘 파악하여 학습자 특성에 따라 구체적인 계획과 준비가 된 갈등전략을 사용하여야 한다.
후속연구
- 이러한 관점에서 만약 학생들의 어떠한 차이가 인지갈등의 차이와 개념변화의 차이를 일으키는지 알아낼 수 있다면, 효과적인 인지갈등 방법이나 개념변화 전략에 대한 중요한 단서를 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이 차이를 학습 변인 중 하나인 학습자의 특성으로 보고 다음과 같은 연구문제를 중심으로 알아보고자 한다.
- 실험연구가 따라야 한다. 알아보고자 하는 학습자 특성들을 조사하여야 하고, 갈등유발이 가능한 처치를 개발하여 사전-사후 개념변화를 조사하여야 한다.
- 학습자의 인지 구조는 학생 스스로가 능동적으로 구성하지만 일상의 생각과는 다른 내용, 잘못 알고 있었던 내용에의 대면과 접근은 교사의 안내와 협조 없이는 힘들다 따라서 위에서 언급한 것처럼 수업 설계에서 갈등유발 전략을 준비할 때, 과학에 관심이 없는 학생들까지 고려한다면 갈등은 더욱 잘 일어날 것이다. 그리고 갈등 해소 전략을 구상할 때, 공부를 잘 하지 못하고 지적 능력이 낮은 학생들을 고려한다면 개념변화는 더 용이할 것이다.
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